V kaotičnih sistemih lahko že majhen skok povzroči kaskadni učinek, ki vpliva na končni rezultat. To je podobno učinku metulja, pri katerem lahko že majhen zavihek kril pripelje do orkana na drugem koncu sveta.
Teoretična fizika Douglas Stanford in Stephen Schenker sta pokazala, da imajo črne luknje na kvantni ravni kaotično vedenje, podobno učinku metulja. Če spremenite črno luknjo - tudi tako majhno, kot da v njo spustite en sam delček - lahko spremenite njeno vedenje.
Ključ do razumevanja tega kaosa je, da črne luknje niso povsem črne. Vesoljski velikani oddajajo rahlo meglico delcev - ostanke parov virtualnih delcev, ki se nenehno pojavljajo po vesolju. Ko se to zgodi na obzorju črne luknje, lahko nekateri delci odletijo in ustvarijo tako imenovano Hawkingovo sevanje. Študij osvetli kaotično naravo črnih lukenj. Stanford in Schenker sta o tem pisala v prispevku, objavljenem v Journal of High Energy Physics leta 2014.
Predstavljajte si, kako vržete en elektron v črno luknjo - manjša sprememba za pošastnega velikana. Vendar ta malenkost spreminja Hawkingovo sevanje, podobno kot metulj zaviha s krili in spremeni smer oddaljenega čolna.
Shematski opis Hawkingovega sevanja.
Dodatek delca poveča maso črne luknje in razširi njeno obzorje dogodkov - mejo, čez katero nič ne more ven. Hawkingovo sevanje, ki bi ga sicer oddali, ostaja ujeto v naraščajoči črni luknji. Kar se je zdelo kot manjša sprememba, ima daljnosežne posledice - čisti kaos.
Stanford je to idejo razširil. On, Schenker in Juan Maldacena z Inštituta za napredne študije so leta 2016 v Journal of Physics of High Energy Physics objavili članek, v katerem so teoretično pokazali, da se posledice že majhne spremembe črne luknje čim hitreje fizično povečajo. Zaradi tega povečanja posledic so črne luknje najbolj kaotični sistem.
S proučevanjem povezave med majhnimi delci in velikanskimi črnimi luknjami znanstveniki upajo, da bodo razpletli zapleten konflikt med najpomembnejšimi teorijami v fiziki. Cilj je oblikovati teorijo kvantne gravitacije s kombiniranjem kvantne mehanike in splošne relativnosti. Njihova nedoslednost kaže, da je v jedru vsake teorije nekaj narobe. Nove ideje Stanforda o črnih luknjah bodo znanstvenikom pomagale najti rešitev.
Promocijski video:
"Morda je eden redkih ljudi, ki resnično spremeni smer znanosti," pravi Schenker. "Komaj čakam, da ugotovim, ali imam prav ali ne."
Vladimir Guillen